Самодельная стереонасадка

Изначально написал эту статью, чтобы получить инвайт на habrahabr, но там она даже в песочницу не попала. Выкладываю сюда, чтобы добро не пропало. Мне бы в свое время такая статья сильно помогла.

Вступление

Ни для кого не является секретом тот факт, что будущее систем фиксации изображения (статического и динамического) трехмерно. Если сказать простыми словами, то совсем скоро мы будем широко пользоваться стереофотографией и смотреть стереокино.

Человеческое зрение построено на стерео принципах, т.е. мозг использует два глаза для того, чтобы определять расстояние до окружающих предметов. Столетие развития фотографии и кино (в привычном нам виде) я рассматриваю как досадную и вынужденную меру, обусловленную отсутствием технических возможностей для фиксации и просмотра стерео изображений. Скорее именно средств просмотра, так как стереофотография была популярна еще в XIX веке.

Однако время идет и, похоже что человечество достигло того уровня развития техники, когда стерео должно вот-вот войти в каждый дом. Обилие технических новинок (в основном телевизоров) с поддержкой режима стерео не оставляет сомнений в том, что уже через несколько лет 3D перейдет из разряда диковинок в повседневный обиход.

Допускаю, что некоторые из читателей уже являются обладателем современного ЖК телевизора, который способен работать со стерео контентом или используют технологию затворных ЖК очков в тандеме с компьютерным монитором (хотя, как я покажу далее, обойтись можно и без этой техники). Получается, что смотреть стерео мы можем. Остаются две проблемы: практически полное отсутствие стерео контента и/или доступной техники для того, чтобы производить подобный контент самому. Предлагаю одним махом решить обе проблемы и войти в мир стерео прямо сейчас.

Стереосъемка сопряжена с рядом сложностей, поэтому видео мы отложим на будущее, а пока сконцентрируем свое внимание на стерео фотографии, как на более простой задаче.

В детстве у меня была игрушка для просмотра стерео диапозитивов. Я всегда поражался тому, как сильно действовал на меня просмотр изображений в 3D и насколько точен и ярок был эффект присутствия при просмотре слайдов. Сейчас, 30 лет спустя, я задумался, а нельзя ли использовать тот же подход, чтобы сохранять памятные моменты жизни в стерео, наряду с обычными фото. Время идет, дети порастают, и я не могу позволить себе ждать еще год или два, пока производители предложат доступное оборудование 3D. Значит нужно сделать все самому.

Выбираем технологию стереосъемки

Изучение Интернета подсказало, что моя идея верна и вполне реально создание стерео снимков с помощью современных цифровых фотоаппаратов. С другой стороны: найти точные чертежи и схемы непросто: в сети доступны лишь фотографии готовых приспособлений, изготовленных энтузиастами.

Существует два подхода к съемке стерео

  1. Использовать два одинаковых фотоаппарата, объективы которых расположены на расстоянии 6-7см. Такой подход дает стереоснимки отличного качества, но требует решения проблемы синхронизации затворов фотоаппаратов (в противном случае становится невозможной съемка движущихся объектов, в частности - людей).
  2. Использовать специальную стереонасадку на фотоаппарат, которая позволит на одном кадре сохранять два компонента стереоизображения. При таком подходе отсутствует проблема синхронизации, но результирующее стереоизображение будет иметь вдвое меньшее разрешение (что не столь значительно при условии использования современного много–мегапиксельного фотоаппарата).

Вариант с двумя аппаратами я отбросил по следующим причинам:

  • во-первых, он требует существенных материальных затрат на покупку двух одинаковых фотоаппаратов
  • во-вторых, если фотоаппараты не оснащены разъемом для подключения системы удаленного спуска затвора (а такого разъема у бюджетных моделей нет), то требуется вмешательство в аппаратную часть фотоаппарата, что автоматически ведет к потере гарантии.

Я остановился на втором варианте. Не затратив ни копейки (так как вся стереонасадка делается из подручных материалов), я получу возможность попробовать «на зуб» стереофотографию и понять, стоит ли игра свеч.

Классическая стереонасадка изготавливается из четырех зеркал, которые располагаются вертикально. Описание одной из таких конструкций было опубликовано в журнале Моделист-конструктор №9 за 1980 год. Найти эту статью в Сети не составляет труда: универсальная стереонасадка моделист конструктор. Проблема в том, что стереофотографии, сделанные с помощью такой насадки имеют вертикальную ориентацию (т.е. их ширина меньше высоты). Такой формат идеально подходит для съемки портретов, но неудобен для съемки окружающего мира: рассматривать изображения альбомной ориентации удобнее.

Дальнейшее изучение сети показало, что, в теории, существуют так-называемые три-дельта стереонасадки, у которых одна пара зеркал развернута относительно объектива фотоаппарата. Такая конструкция позволяет сохранять стереопары альбомной ориентации. Мне удалось найти лишь одно изображение подобной стереонасадки, изготовленной  каким-то умельцем. Используя картинку в качестве образца, я приступил к постройке свой стереонасадки.

Изготовление стереонасадки

Скажу сразу, что я не являюсь специалистом в области оптики или фотографии. Я не готовил никаких схем или чертежей, делая все «на глаз» и «на коленке». Подготовленные детали крепил на пластилине или клейкой ленте, пробовал, передвигал, снова пробовал, а уже потом жестко закреплял на местах. Своей задачей я видел создание работающего прототипа.

89.75 КБ

Ниже я привожу размеры получившейся у меня конструкции. Отмечу, что она обладает рядом недостатков (например большие зеркала должны быть немного крупнее и т.д.), поэтому рекомендую использовать их как ориентировочные.

16.30 КБ

10.28 КБ

Стереонасадка делалась под крупный Canon 400D с китовым объективом, поэтому за основу я взял прочную плиту ДСП. Фотоаппарат монтируется на нее с помощью штатного крепежного отверстия. Сначала я попытался делать систему крепежа зеркал из деревянных деталей, но точность их изготовления (я не пользовался станками) оказалась недостаточной. Поэтому в последующих экспериментах систему крепления зеркал я собирал из деталей знакомого всем детского металлического конструктора.

Вопрос подбора зеркал решился просто: два малых зеркала были обнаружены в использованных пудреницах супруги, а большие зеркала получены путем разреза более крупного косметического зеркала пополам. Таким образом в моем распоряжении оказались два зеркала размером 40мм х 40мм и два 54мм х 92мм.

Боковые грани всех зеркал следует затемнить (я использовал черную акриловую краску), так как множественные паразитные отражения будут отрицательно влиять на качество получаемых снимков.

Сбор насадки я начал с монтажа больших зеркал на двух боковых площадках. Под крепежные скобы я подложил кусочки изоленты, чтобы избежать проскальзывания зеркал относительно площадок-оснований. На этом этапе важно установить каждую из прощадок с зеркалами точно под углом в 45 градусов относительно основания. Люфт деталей конструктора позволяет сначала грубо выставить детали «на глаз», а затем, используя угольник, точно закрепить их на местах, зажав крепящие винты.

Следующим шагом стало изготовление центрального узла из двух малых зеркал.

90.17 КБ

62.46 КБ

73.73 КБ

Одна из граней центрального узла направлена в сторону объектива фотоаппарата. В этом месте желательно иметь максимально плотное соприкосновение отражающих поверхностей зеркал для того, чтобы как можно меньшая часть кадра была занята паразитным отражениями (это то место, где два полукадра накладываются друг на друга). Я просто сточил соприкасающиеся грани зеркал под углом 45 градусов. Для этого я использовал обычный наждачный камень. Работа занимает порядка 5-10 минут и выполняется под тонкой струей воды. Во время работы следует постоянно контролировать точность операции. Стекло должно равномерно сниматься по всей длине грани. Угол в 45 градусов я выставлял «на глаз», так как западные коллеги, делавшие насадки, утверждают, что прецизионная точность в этом месте не сильно влияет на конечный результат.

Посадочный угол между малыми зеркалами должен быть немного больше, чем 90 градусов. Именно он позволяет стереонасадке проецировать два полукадра на сенсор фотоаппарата. Точное значение угла определяется в момент настройки стереонасадки и зависит стереонасадка от размеров и оптики фотоаппарата. Я действовал следующим образом: малые зеркала приложил к граням детского кубика, чтобы получить базовые 90 градусов между ними. Затем подложил под дальние грани по кусочку дерева и временно закрепил всею конструкцию скотчем. В процессе подбора правильного угла между зеркалами я понемногу уменьшал толщину деревянных прокладок на наждачной бумаге. Когда результат меня устроил, я капнул во все зазоры немного суперклея, чтобы зафиксировать зеркала.

77.60 КБ
Угол между зеркалами чуть больше 90 градусов. Хорошо видны деревянные прокладки. В местах соприкосновения зеркал грани сточены под 45 градусов.

Центральный отражающий узел был смонтирован точно посередине между боковыми зеркалами. Вся оптическая система была прикреплена к основанию точно на одной линии с объективом фотоаппарата.

Настройка стереонасадки

Боковые зеркала должны быть закреплены под углами в 45 градусов по отношению к основанию. Их взаимная ориентация должна быть такой, как если бы они были приложены к смежным граням виртуального куба. Чем точнее вы закрепите зеркала, тем лучше.

Настройка центрального отражающего узла производится на собранной насадке. Вы должны выбрать хорошо заметный объект на расстоянии 50-100 метров (фонарный столб или отдельно стоящее здание). Ваша задача состоит в таком расположении малых зеркал, чтобы, глядя в окуляр фотоаппарата, в обоих полукадрах видеть одинаковое изображение выбранного предмета.

Отдельно хочу заметить, что граница между двумя полукадрами должна проходить точно по середине кадра и занимать по возможности наименьшую площадь. Стереонасадка готова!

Обработка/разделение полученных снимков может производится в любом графическом редакторе. В сети существует некоторое количество программ для работы со стерео изображениями. С их помощью можно производить как обработку исходных снимков, так и просмотр стереоизображений при помощи различного оборудования.

106.24 КБ
Необработанный снимок - результат работы стереонасадки

31.46 КБ
Разница между правым и левым полукадрами едва заметна, но именно она (плюс наш мозг) позволяют получить волшебный эффект стерео.

30.78 КБ
Грубая попытка продемонстрировать стереоэффект подручными средствами (через стереоочки впечатление гораздо сильнее).

Слабые стороны прототипа

Эксплуатация стереонасадки выявила ряд недостатков, к которым я склонен отнести следующее

  • качество зеркал из женских пудрениц оставляет желать лучшего. На получаемых снимках заметны оптические искажения
  • зеркала стереонасадки сложно содержать в чистоте, в то время как чистота отражающей поверхности является залогом качественных снимков
  • конструкция не имеет защитного кожуха, а потому ее сложно транспортировать и использовать
  • в процессе съемки фотоаппарат направлен вниз, что мешает правильной работе датчика освещенности
  • требуется изготовление дополнительного отражателя для встроенной вспышки. В противном случае световой поток попадает на систему зеркал и портит снимок

Пара кадров, снятых стереонасадкой (перекресные)

137.00 КБ

102.25 КБ

Смотрим стереофотографии на обычном мониторе

Я обещал рассказать о том, как можно просматривать стереоизображениями без использования какого-либо оборудования, кроме вашего компьютерного монитора.

Одним из способов хранения и просмотра стерео являются так-называемые перекрестные стереопары. Из названия понятно, что стерео полукадры располагаются горизонтально, причем изображение для правого глаза находится слева и наоборот.

78.35 КБ
Пример стереопары. Используйте призматические стереоочки, чтобы увидеть стереоэффект.

Для просмотра перекрестных стереопар требуются специальные призматические очки. Вся прелесть в том, что такие очки можно изготовить из коробочки для CD течение получаса. Конструкция, чертежи и последовательность изготовления подробно описана в журнале «Наука и жизнь». Статью можно без труда найти в Интернете: жидкостные призматические стереоочки.

61.80 КБ

42.41 КБ
Детали для сборки призматических стереоочков и готовые стереоочки.

Добро пожаловать в мир стерео!


Источник: http://c1own.livejournal.com/28911.html



Рекомендуем посмотреть ещё:


Закрыть ... [X]

Обзор стереонасадки СКФ-1, часть первая, теоретическая: brat_luber Что означал в вышивке черный и красный цвет

Самодельная стереонасадка Самодельная стереонасадка Самодельная стереонасадка Самодельная стереонасадка Самодельная стереонасадка Самодельная стереонасадка Самодельная стереонасадка Самодельная стереонасадка

Похожие новости